Электр талаасы жөнүндө макала
Электр заряды боюнча окшош заряддар бири-бирин түртөөрү, ал эми айырмаланган заряддар бири-бирин тартаары белгилүү болду. Эгерде оң заряддалган нерсе терс заряддалган нерсеге жакындатылса, эки нерсе бири-бирине тартылып, бири-бирине карай жылат. Тескерисинче, эгерде оң заряддалган нерсе оң заряддалган нерсеге жакындатылса, анда эки нерсе бири-бирин түртүп, бири-биринен алыстайт. Кулон закону боюнча изилденгендей, электрдик заряддалган нерселер башка электрдик заряддалган нерселерди ылдамдата алат, анткени бул электрдик заряддалган нерселердин ортосунда электр күчү иштейт. Электрдик заряддалган нерсе башка электрдик заряддалган нерселерге тийгизген электр күчү тийбестен аракет кыла алган күчтүн бир мисалы болуп саналат. Алыста аракет кыла алган күчтүн дагы бир мисалы - тартылуу күчү . Тартылуу күчү массалык нерсе тарабынан башка массалык нерселерге таасир этет.
Сүрүлүү күчү , түртүү күчү, нормалдуу күч – бул күчтөр тийүү пайда болгондо иштегендиктен, түшүнүү оңой болгон күчтөрдүн мисалдары. Тескерисинче, электр күчү – бул күч белгилүү бир аралыктан тийбестен иштей алгандыктан, түшүнүү кыйын болгон күчтүн мисалы. Белгилүү бир аралыктан таасир эте турган электр күчүн түшүнүү үчүн электр талаасы түшүнүгү пайда болот. Электр талаасы түшүнүгүн британиялык окумуштуу Майкл Фарадей (1791–1867) иштеп чыккан.
Электр талаасынын аныктамасы (E)
Мисалы, айнек башында электрдик жактан нейтралдуу болгон дейли. Чүпүрөк менен сүртүлгөндөн кийин, айнек таякча электрдик зарядга ээ болот. Айнек таякча электрдик зарядга ээ болгондо, ошол эле учурда айнектин айланасында электр талаасы пайда болот. Эгерде айнек нейтралдуу абалга өтсө, ошол эле учурда электр талаасы жок болот. Демек, Eнин бар экендигин электр зарядынын бар экендигинен бөлүп кароого болбойт. E аба сыяктуу заттын бир түрү эмес жана электромагниттик толкундар сыяктуу толкундун бир түрү эмес. E - бул электр зарядынан келип чыккан нерсе жана электр зарядынын айланасындагы мейкиндикке таасир этет, мында башка электр заряддары Eнин таасирин гана сезет.
Бөлмөдө E бар же жок экенин текшерүү үчүн, ал мейкиндикте сыноо заряды бар деп болжолдонот. Сыноо заряды минималдуу заряд (Q) болуп саналат , ошондуктан заряд кичинекей электр талаасын пайда кылат, ошондуктан аны эске албай коюуга болот. Бирок, сыноо заряды башка электр заряддары тарабынан пайда болгон электр талаасынын таасирин сезе алат. Сыноо заряды E бар же жок экенин изилдөө үчүн гана көрсөтүлөт. Эгерде мейкиндикте E бар болсо,
сыноо заряды электр күчүн сезиши керек, ал эми эгерде E жок болсо, сыноо заряды электр күчүн сезбейт.
Капталдагы фигураны караңыз.
1-сүрөттө +q 1 заряды жана +q 2 заряды айланадагы мейкиндикте E пайда кылат. Сыноо заряды +q o мейкиндиктеги чекитке коюлганда, сыноо заряды +q o электр күчүн сезет. F 1 - +q 1 заряды тарабынан сыноо зарядына +q o таасир этүүчү электр күчү , ал эми F 2 - +q 2 заряды тарабынан сыноо зарядына +q o таасир этүүчү электр күчү . 2-сүрөттө сыноо заряды алынып салынганда, E калат жана ал чекиттен жок болбойт. E 1 - +q 1 электр заряды тарабынан пайда болгон электр талаасы , ал эми E 2 - +q 2 электр заряды тарабынан пайда болгон E.
Электр талаасынын чоңдугу
E – вектордук чоңдук, мында электр талаасынын чоңдугу жана багыты бар. Eнин чоңдугу адатта E күчү деп аталат. Eнин чекиттеги күчү ошол чекитте жайгашкан оң сыноо зарядына электр заряды тарабынан таасир этүүчү электр күчүн сыноо зарядынын чоңдугуна бөлүү катары аныкталат.
E = электр талаасынын күчү
F = электр күчү
q = сыноо заряды
Электр күчүнүн бирдиги Ньютон, ал эми электр зарядынын бирдиги Кулон, ошондуктан Eнин бирдиги Ньютон / Кулон, кыскартылган түрдө N/C.
Электр талаасынын багыты
1a-сүрөттө оң электр заряды (+Q) оң сыноо зарядына (+q) электр күчүн тийгизет, мында электр күчүнүн багыты (F) +Q зарядынан алыс болот.
1b-сүрөттө сыноо заряды алынып салынганда, бул учурда багыты Q электр зарядынан алыс болгон электр талаасы (E) пайда болот.
2a-сүрөттө терс электр заряды (-Q) оң сыноо зарядында (+q) электр күчүн көрсөтөт, мында электр күчүнүн багыты (F) -Q зарядына жакындайт.
2b-сүрөттө сыноо заряды алынып салынганда, бул учурда багыты Q электр зарядына жакын болгон электр талаасы (E) пайда болот.
Жогорудагы сүрөттө жана түшүндүрмөгө таянып, электр талаасынын багыты оң электр зарядынан алыстап, терс электр зарядына жакындайт деген тыянак чыгарууга болот.
Электр талаасынын линиялары
E электр заряды менен пайда болот жана электр зарядынын айланасындагы мейкиндикке таасир этет, ал жерде Eнин таасири башка электр заряддары менен гана сезилет. Электр заряды менен пайда болгон Eде башка электр заряды болгондо, башка электр заряды электр күчүнүн таасирин сезет.
Жогорудагы электр талаасын түшүнүү, E жөнүндөгү макалада баяндалгандай, акыл менен ишке ашышы мүмкүн, бирок аны акыл менен гана элестетүүгө болот. Eди элестетүү үчүн электр талаасынын күч сызыктары көрсөтүлөт. Электр талаасынын күч сызыктары - бул электр талаасынын бар экендигин көрсөтүү үчүн электр зарядынын айланасына тартылган сызыктардын жыйындысы. Ал Eнин бар экендигин көрсөтүүгө багытталгандыктан, бул сызыктардын ортосунда E менен байланыш бар. Башкача айтканда, Eнин чоңдугун жана багытын электр талаасынын күч сызыктарын чийүү менен түшүндүрүүгө болот.
Электр талаасынын багыты жана күч сызыктары менен болгон байланышы төмөнкүдөй:
Биринчиден, E багыты оң заряддан алыстап, терс зарядга жакындайт. Ошентип, электр талаасынын күч сызыктарынын багыты да оң заряддан алыстап, терс зарядга жакындайт.
Эгерде оң заряд терс зарядга жанаша жайгашкан болсо, анда электр талаасынын күч сызыктары оң заряддан терс зарядга чейин тартылат. Тескерисинче, эгерде оң заряд оң зарядга жанаша жайгашкан болсо, анда электр талаасынын күч сызыктары ар бир оң заряддан чыгып, бири-биринен алыстайт.
Экинчиден, электр талаасынын күчү электр талаасынын күч сызыктарынын ортосундагы аралык менен көрсөтүлөт. Электр талаасынын күч сызыктарынын ортосундагы аралык канчалык жакын болсо, электр талаасынын күчү ошончолук жогору болот жана электр талаасынын күч сызыктарынын ортосундагы аралык канчалык алыс болсо, электр талаасынын күчү ошончолук аз болот.
Эмне үчүн сызыктардын ортосундагы аралык канчалык жакын болсо, электр талаасынын күчү ошончолук жогору болот? Муну түшүнүү үчүн төмөнкү түшүндүрмөнү карап көрөлү. Сферанын борборунда оң заряд бар жана электр талаасынын күч сызыктары сферанын бети аркылуу ар кандай багытта жайылган дейли. Эгерде электр талаасынын күч сызыктарынын саны N жана сферанын бетинин аянты 4πr2 болсо , анда бирдик аянтка же сызыктын тыгыздыгына туура келген сызыктардын саны N / 4πr2 болот . Бул формулага таянып, ошол эле N үчүн, эгер r кичирейсе, сызыктардын ортосундагы аралык жакындайт жана эгер r маанилүүрөөк болсо, сызыктардын ортосундагы аралык алыстайт.
Электр талаасынын күчүнүн E = kq / r 2 формуласы да электр талаасынын күчүнүн аралыктын квадратына тескери пропорционалдуу экенин көрсөтөт. Эгерде r кичине болсо, анда электр талаасынын күчүнүн таасири күчөйт, ал эми r чоңойсо, анда электр талаасынын күчүнүн таасири күчөйт.
Жогорудагы серептин негизинде, эгер r кичирейип (зарядга жакындап) жатса, электр талаасынын күчү чоңоёт жана сызыктардын ортосундагы аралык да жакындайт деген тыянак чыгарууга болот. Тескерисинче, эгер r көбүрөөк көрүнүктүү болуп жатса (заряддан канчалык алыстаса), электр талаасынын күчү кичирейип, сызыктардын ортосундагы аралык да алыстайт деген тыянак чыгарууга болот.
Үчүнчүдөн, E сызыктарынын саны электр талаасынын күчүнө пропорционалдуу. Электр талаасынын күч сызыктары канчалык көп болсо, электр талаасынын күчүнө ошончолук жогору болот. Электр талаасынын күч сызыктары канчалык аз болсо, электр талаасынын күчүнө ошончолук аз болот.
